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タンクの構造

2006年11月10日 23:28

質問
容器はなぜ丸いのでしょうか?

答え
それは、強度があるからです。

容器やタンク、路上を走るローリー車も円筒形状ですが、四角いほうが
隅々までたくさん入るのに丸いのはなぜなののでしょう。
それは、四角よりも丸いほうが強いからなのです。角に内面から圧力を
かけていくと円に近づこうとします。
外面からの場合も同じことです。丸くなっているほうが均等に力を受ける
ことが出来るので強いわけです。
ローリー車などの円筒形タンクは厚さ5ミリ弱のアルミ製ですが、もし四角い
容器にして同じ強度を保とうとしたら倍の厚さの10ミリにして、材質も鉄や
ステンレスに替える必要があります。
実務上、危険物のガソリンや高圧ガスなどは法律(消防法・高圧ガス保安法)
安全基準・構造計算など厳密に行われ基準を満たすためには角ですと重量
が重くなります。
重いということは、運搬車の場合は積載重量に限度があるので結果として
小さな角型タンクになれば内容積が少なくなるわけです。
更に細かくいえば、ガソリンのタンクローリーは楕円形ですが、高圧ガスなどの
場合は真円です。これはガスの場合は容器により強度が求められます。
酸素・窒素など工業ガス用圧縮ガス容器は、一平方センチメートル(1 cm/2)
あたり、最高で250kgの内圧がかかるのです。これは小錦2人が、全体重を
ピンヒールの踵で、足先を踏んだことと同じこと。想像を絶する力です。

大きなタンクだけの話ではありません。
消火器、卓上コンロのボンベなど中の圧力が高いものはやはり円筒状です。
小さくても円柱のほうがやはり強度があり、そのうえ作りやすいこともあります。
中身を詰めて蓋をするにも四角ですと角を合わせる工程が多いわけです。
ちなみに、炭酸飲料やビールのような圧力の高い缶を「陽圧缶」といい
常に中から外に向かって圧力がかかっているので、薄くもできるし
凹みにくいわけです。
日本の缶は、アルミ製が多いのだそうです。ですが、やはり強度の対策は
取られていて内圧で膨らまないように底面は窪んでいるのです。
コーヒー缶は、高温処理で殺菌したあと冷めますので中の圧力が下がって
「陰圧缶」と呼ばれているそうです。この場合には、丈夫なスチール缶が
多いので底面は平らなのです。
最近では、お茶などの缶に窒素を詰めて陽圧缶にするそうです。
いままでの解説どおり、缶の厚さが薄くできるので材料が少ないのだそうです。
ただし、打検といって缶の底に音波をあてて中の状態を見る検査があるのですが
この検査は、スチール缶であり、底が平らでないとできないのだとか。
甘いコーヒーや野菜ジュースは、密閉しきらず外気が入って菌が繁殖しても
打検で不良品を撥ねられるので、陰圧缶が多いのだそうです。


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